
일본, LiB에서 전고체전지까지 대응 확대 … 연구개발 활성화
일본 화학기업들이 배터리 소재 개발을 적극화하고 있다.
오사카소다(Osaka Soda)는 특수 폴리에테르(Polyether), 수계 바인더, 초고이온전도성 폴리머 등 다양한 배터리 소재를 잇달아 개발하며 LiB(리튬이온전지)부터 첨단 LiB, 전고체전지까지 대응하고 있다.
기존에 보유하고 있던 특수 합성고무 에피크로머 기술을 활용해 개발한 LiB 전해액용 겔화제(특수 폴리에테르)는 야마가타(Yamagata)대학과 공동으로 추진하고 있는 반고체전지 개발에 활용한 것으로 알려졌다.
안전성을 비약적으로 향상시킬 수 있으며 높은 리튬이온 전도성을 나타내 충전 기능을 탑재한 스마트폰 케이스 적용이 기대되고 있다.
첨단 LiB 음극용 바인더로는 원활한 이온 전도를 통해 저저항화와 높은 결착성을 모두 확보한 수계 바인더를 개발했다.
기존 SBR(Styrene Butadiene Rubber)에 비해 내열성이 우수하고 소재 설계 마진이 넓은 아크릴 에멀전의 특징을 살려 분산성, 도포성, 성막성 등도 강화한 것이 특징이며, 팽창‧수축 탄성과 결착력(점성)을 보유함에 따라 일산화규소(SiO)를 포함해 충‧방전 시 체적 변화가 큰 고용량 소재를 대상으로 샘플을 출하하고 있다.
자동차 배터리용으로 적용을 기대하고 있는 전고체전지 용도에서는 충‧방전 시 체적 변화에 따른 고용량계 활물질과 고체 전해질 간 계면의 리튬이온 이동저항 상승을 억제하기 위한 신소재를 개발하고 있다.
특수 폴리에테르와 수계 바인더를 통해 축적한 기초 기술을 융합시킨 것으로 일본 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO) 그린이노베이션기금 프로젝트에 채택돼 조기 상용화를 목표로 개발에 집중하고 있다.
JFE Chemical은 LiB 음극재를 성장동력으로 설정하고 있다.
철강 메이저 JFE Steel의 자회사로 코크스 베이스 탄소 소재를 취급해온 노하우를 소재 개발에도 활용해 성능이 우수한 독자제품을 개발함으로써 차별화를 도모하고 있다. 침상코크스계, 하드카본, 피복 천연흑연계 등 여러 수익원을 중심으로 사업을 구성하고 성장세가 가파른 영역을 중심으로 수요 확보에 나서고 있다.
주력제품 가운데 하나인 침상코크스계 음극재는 전기자동차용 수요 급증에 따라 2021년 12월 중국 내몽골자치구 1만톤 공장을 신규 가동했다. 철강 메이저인 바오샨(Baoshan)과 합작해 코스트 경쟁력이 우수한 생산체제를 확립했으며 추가 증설도 검토하며 세계 최대 배터리 시장인 중국에서 점유율 제고에 주력하고 있다.
하드카본 음극재는 JFE Chemical만이 생산하는 독자제품으로 고출력 특성을 살려 하이브리드자동차(HV)용 수요를 확보하고 있으며 쉽게 팽창하지 않고 내구성이 우수하며 배터리 장수명화에 기여할 수 있다는 강점을 마케팅 포인트로 강조하고 있다. 2020년 생산능력을 2배 확대했으며 수요가 꾸준히 증가함에 따라 일본과 중국에서 추가 증설 프로젝트를 추진하고 있다.
하드카본 음극재는 ESS(에너지저장시스템) 용도에서 차세대 배터리로 주목받고 있는 전수지전지용으로도 채용된 바 있다.
JFE Chemical이 출자한 게이오(Keio)대학의 전수지전지 벤처 APB에게 독점 공급하고 있으며, APB의 1차 양산공장인 다케후(Takefu) 공장을 2021년 10월부터 가동하고 있다.
천연흑연을 독자기술로 개량한 피복 천연흑연계 음극재는 현재 자동차용으로 개발하고 있고, 앞으로도 침상코크스계나 하드카본 생산을 확대하고 고수익제품 중심의 라인업을 갖출 방침이다.
모리타케미칼(Morita Chemical)은 LiB 전해질 LiPF6(육불화리튬) 생산을 확대하고 있다.
중국 현지법인 Morita New Energy의 장자강(Zhangjiagang) 공장과 타이싱(Taixing) 공장에서 증설 투자를 진행하고 있는 것으로 알려졌다.
타이싱 공장에서는 생산능력을 2배로 확대하기 위해 장자강 공장에서 경험이 풍부하게 축적한 기술진을 부임시켰으며 2023년 가을부터 증설설비를 가동할 계획이다. 2개 공장 모두 앞으로도 수요 흐름에 따라 단계적으로 증설 투자를 진행할 방침인 것으로 알려졌다.
독일 현지법인 Morita Materials은 배터리산업 관련 정보를 수집하며 신증설 투자 방안을 검토하고 있다.
모리타케미칼은 LiB 관련 니즈를 선제적으로 파악하고 중국에서 오랜 기간 축적해온 노하우를 활용해 유럽에서도 공급 안정화를 도모할 계획이다. (L)